围岩分级

3．6 围岩分级

3．6．1 按国家标准《工程岩体分级标准》规定，本规范将原规范的“围岩分类”改为围岩分级。分级方法与国家标准一致，采用《工程岩体分级标准》规定的方法、级别和顺序，即岩石隧道围岩稳定性等级由好至坏分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级。考虑到土体中隧道的围岩分级，将松软的土体围岩定为Ⅵ级。

国内外现有的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法，且多以前两种方法为主。定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断，或对主要因素作出评判、打分，有的还引入部分量化指标进行综合分级。以定性为主的分级方法，如现行的公路、铁路隧道围岩分类(分级)等方法经验的成分较大，有一定人为因素和不确定性，在使用中，往往存在不一致，随勘察人员的认识和经验的差别，对同一围岩作出级别不同的判断。采用定性分级的围岩级别，常常出现与实际差别1~2级的情况。定量分级的做法是根据对岩体(或岩石)性质进行测试的数据或对各参数打分，经计算获得岩体质量指标，并以该指标值进行分级。如国外N．Barton的Q分级、z．T．Bieni—awsks的地质力学(MRM)分级、Dree的RQD值分级等方法。但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况，而且参数测试数量有限，数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限，实施时难度较大。因此本规范采用定性划分和定量相结合的综合评判方法，两者可以互相校核和检验，以提高分级的可靠性。

根据隧道工程建设的不同阶段、公路线路等级和隧道长度的不同，所进行的调查和测试工作的深度不同，对围岩分级精度的要求也不尽相同。一般在可行性研究和初勘阶段，和线路等级三级以下、长度短于500m的隧道，围岩初步分级可以定性分级为主，或以定性与少量测试数据所确定的岩体基本质量指标即值相结合进行围岩基本质量分级。在详勘阶段和施工设计阶段，特别是施工期间，必须进行定性与定量相结合的分级，并应根据勘测测试资料和开挖揭露的岩体观察量测资料，对初步分级进行检验和修正，确定围岩详细分级。

影响围岩稳定的因素多种多样，主要是岩石(体)的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载(工程荷载和初始应力)、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。这些因素中，岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工程类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理力学性质中，对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度，岩体的构造发育状态，岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。因此本规范将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。这一观点已为国内外多数围岩分级方法所采纳。

3．6．2 岩石坚硬程度和岩体完整程度的定性划分和定量指标的确定方法是在分析比较了国内外相关规范和众多围岩分级后提出的。

1 岩石坚硬程度的定性划分，主要应考虑岩石的成分、结构及其成因，还应考虑岩石内化作用的程度，以及岩石受水作用后的软化、吸水反应情况。为了便于现场勘察时直观地鉴别岩石坚硬程度，在“定性鉴定”中规定了用锤击难易、回弹强度、手触感觉和吸水反应等方法。

本条文表3．6．2-1规定了用“定性鉴定”和“代表性岩石”两项作为定性评价岩石坚硬程度的依据。在定性划分时，应注意作综合评价，在相互检验中确定坚硬程度并定名。

总结并参考国内已有的划分方法和工程实践经验，可将岩石划分为硬质岩和软质岩两大档次，再进一步划分为坚硬岩、较坚硬岩、较软岩、软岩和极软岩五个档次。

根据国内外资料，岩石风化程度的划分和定义可按表3-3进行。

2 表征岩石坚硬程度的定量指标有岩石单轴抗压强度度R c、弹性(变形)模量E r、回弹值等。本规范采用将岩石单轴饱和抗压强度R c作为反映岩石坚硬程度的定量指标。

国内外研究表明，岩石点荷载强度与岩石单轴饱和抗压强度之间有良好的相关关系，表3—4列举了国内外研究者提出的二者之间的回归方程。

经分析验证，本规范采用国家标准规定的换算式(3．6．2)．将实测的岩石点荷载强度指数I s（50）换算为R c作为反映岩石坚硬程度的辅助定量指标。

3 本规范以R c=30MPa作为硬质岩与软质岩的划分界限。根据R c和定性划分将岩石坚硬

程度划分为五级，表3．6．2-2列示了R c与坚硬程度对照关系。

4 岩体完整程度的定性划分，采用结构面发育程度、主要结构面的结合程度和主要结构面类型作为划分依据。按表3．6．2-3作定性划分时，应注意上述三项依据的综合分析

评价，在此基础上对岩体完整程度进行定性划分并定名。

表3．6．2-3中，“主要结构面”是指相对发育的结构面，或对围岩稳定性影响较大的

结构面。

结构面发育程度由结构面组数和平均间距来反映。表3．6．2—3中所列平均间距数据，主要参考了我国工程实践和有关规范的划分情况。

结构面的结合程度应从结构面特征即张开度、粗糙状况、填充物性质及其性状等方面进

行评价。

现场鉴定结构面结合程度时，除应注意结构面缝隙的宽度外，还应注意描述结构面两侧壁岩性的变化，充填物性质(来源、成分、颗粒大小)，胶结情况及赋水状态等，综合分

析评价它们对结合程度的影响。

结构面粗糙情况也是决定结构面结合好坏的一个重要方面。结构面的粗糙起伏程度，很

大程度上影响该结构面的抗剪强度。

5 岩体完整程度的定量指标，国内外普遍采用的有：岩体完整性指数Kv、岩体体积节理数J v、岩石质量指标RQD、节理平均间距、岩体与岩块的动静弹模比、岩体龟裂系数等。目前国内诸多围岩分级(分类)方法中，大多数认为k v、J v和RQD三项指标能较全面体现岩体的完整状态。其中K v和J v两项具有应用广泛，测试或量测方法简便的特点。RQD值国外应用较多，但考虑到我国工程勘探中，由于钻头、钻具及工艺等原因，RQD 数量少，且缺乏统一性和可比性，因此本规范遵循国家标准的规定，只选用K v和J v来定

量评定岩体的完整程度。

根据实测的包含有各种结构面及充填物岩体的声波纵波速度(υpm)和基本上不明显结构面的岩块纵波速度(υpr)，即可得出K v值[K v=(υpm／υpr)2]。它既反映了岩体结构面的发育程度，又反映了结构面的性状，是一项能从量上全面反映岩体完整程度的指标。

岩体体积节理(结构面)数J v值是国际岩石力学委员会推荐用来定量评价岩体节理化程度和单元岩体的块度的一个指标。经国内外的应用，认为它具有上述物理含义，而且在勘察各阶段及施工阶段容易获得。考虑到J v值不能反映结构面的结合程度，特别是结构面的张开程度和充填物性状等，因此，本规范规定J v值作为评价岩体完整程度的辅助定

量指标。

6 考虑到工程建设的可行性阶段和初勘阶段，以及对三级以下公路的隧道和高等级公路的短隧道往往不进行弹性波探测，或者因为勘测单位缺乏弹性波(声波)测试手段，无法获取K v值。在无实测K v值时，测得的J v值可按表3.6．2—4对应换成K v值。根据我国铁道科学研究院西南分院、昆明水利水电勘测设计院试验研究，J v值与K v有较相好的相关性。表3．6．2—4就是在综合有关单位成果的基础上提出的。

3．6．3 根据分级因素的定量指标对岩体质量进行定量分级的方法有上百种，大致可归纳为三种：

1)单参数法。如RQD法，就是以修正的10cm以上岩芯长度之和与钻孔总长度的百分比为依据进行分级的方法。

2)多参数法。如东北大学以R c、岩体弹性波纵波速度(υpm)、平均节理间距(d p)和围岩位移稳定时间四项参数为依据，通过计算程序进行动态分级的方法。

3)多参数组成的综合指标法。如总参工程兵第四设计研究院坑道工程围岩分级中，由R c、K v、地下水状态和岩层产状四项参数组成分级指标。也有人提出对R c岩体完整性、含水情况和风化程度四方面分别评分，最后给出表示岩体质量的总分。巴顿(Barton)的Q分